聚氨酯彈性體靜動態(tài)力學性能及本構關系的研究.pdf

1、聚氨酯彈性體（PUE）具有輕質、耐磨、減震吸能等優(yōu)點，被廣泛應用于國民經濟的各個領域。聚氨酯彈性體作為減震吸能部件常用材料，研究其在準靜態(tài)載荷、動態(tài)載荷以及不同溫度條件下的力學響應，建立其簡單、實用、考慮應變率和溫度效應的本構模型，在對聚氨酯彈性體產品的設計、制造以及可靠性分析等方面具有重要的理論指導意義。故本文采用實驗結合理論分析的方法，開展了如下幾個方面的研究：（1）聚氨酯彈性體材料的準靜態(tài)單軸壓縮測試及其超彈性本構的研究；（2）聚

2、氨酯彈性體材料的動態(tài)壓縮測試，建立并驗證其粘-超彈性本構關系模型；（3）聚氨酯彈性體在不同溫度條件下的動態(tài)壓縮測試，并建立相應的熱-粘-超彈性本構模型。
　　對聚氨酯彈性體試件進行10-3/s、10-2/s和10-1/s三種低應變率的單軸壓縮實驗。由應力-應變曲線可知，三種應變率的實驗曲線存在一定的相似性，即都包含初始線性階段、中等應變的非線性轉化階段和大應變條件下的硬化階段。聚氨酯彈性體在準靜態(tài)壓縮條件下也存在一定的應變率敏感性

3、。采用六種常用超彈性本構模型對實驗曲線進行擬合分析，討論了不同能量密度函數形式對實驗曲線表征效果的影響；在六種超彈性本構模型中，“三項式”本構形式具有結構簡單、參數少、擬合度高的優(yōu)點，適合表征聚氨酯彈性體低應變率下的力學性能。
　　采用霍普金森壓桿裝置對聚氨酯彈性體試件進行恒溫條件下的動態(tài)壓縮測試，獲得四種高應變率（3320/s、4460/s、6130/s和7910/s）下材料的應力應變關系曲線，聚氨酯彈性體在高應變率下的壓縮曲線

4、表現(xiàn)出高度的非線性和應變率敏感性。而經典的“朱-王-唐”（ZWT）非線性粘彈性本構模型對實驗曲線進行分析，發(fā)現(xiàn)其對實驗曲線的擬合與預測效果并不理想，不適合表征聚氨酯彈性體材料大變形的動態(tài)力學性能；為此，文章基于“三項式”形式的超彈性本構方程，采用粘彈性力學的方法，構建了一種簡單的、與應變歷史無關的、較ZWT本構模型更具實用性的粘-超彈性本構模型。
　　采用配置溫度控制裝置的霍普金森壓桿裝置對聚氨酯彈性體進行壓縮測試，得到四種溫度（